ワイヤレスエネルギー

中間段階として電気を使用せずに光を直接機械エネルギーに変換する能力を備えた結晶は、多くの進歩をもたらす可能性がある。 たとえば、レーザー光線で動作するドローンは、バッテリーの使用量を削減したり、バッテリーを完全に使用せずに済む可能性があり、軽量化によって追加機能が可能になります。

エネルギーをワイヤレスで伝送するというアイデアには、長年の魅力があります。 ニコラ・テスラは、ワイヤーを使わずに照明に電力を供給する方法の開発に何年も費やしました。そのため、一部の人々は彼がそれを成し遂げたが、その技術は抑圧されたと信じています。 宇宙でソーラーパネルによって収集されたエネルギーをビームするという提案は、定期的に復活する別のバージョンです。

ただし、通常は、送信された電磁放射線を電気に変換し、その電気をモーターやライト グローブの動力に使用します。 残念ながら、最も基本的な物理法則の 1 つは、あらゆるエネルギー変換にはある程度の非効率性が伴うということです。 したがって、コロラド大学ボルダー校のライアン・ヘイワード教授は、必要な変換を最小限に抑えることを検討しています。

「私たちはいわば仲介者を排除し、光エネルギーを取り出して直接機械的変形に変換します」とヘイワード氏は声明で述べた。 このプロセスの鍵は、光にさらされると曲がる有機結晶にあります。

ヘイワード氏は、少なくとも光源への見通し線がはっきりしている限り、ロボットがバッテリーを持ち運ぶ必要がないように、これらの写真製版材料を使用して作業を行うチームを率いています。 したがって、レーザービームを動力源とするドローンは、バッテリーやその他の重電気システムを搭載する必要がある場合よりも長く飛行し、より複雑な空中操縦を実行できる可能性があります。

写真製版材料は新しいものではありませんが、以前のバージョンは効率が悪く、簡単に壊れたため、有用な機械の基礎というよりも珍品でした。 ヘイワード氏のチームは、小さくて高度に秩序化されたジアリールエテン結晶が、より多くの数で結合されると、より優れた性能を発揮できることを発見した。 「興味深いのは、これらの新しいアクチュエータが以前のものよりもはるかに優れているということです」とヘイワード氏は言います。 「反応が早く、長持ちし、重いものを持ち上げることができます。」

ヘイワード氏のチームは、ポリマー材料の微細な穴に結晶のアレイを埋め込んでいる。 彼らは、これにより、より堅牢かつ強力になることがわかりました。 光にさらされると、結晶によってポリマーが曲がり、モーターが回転する可能性があります。 彼らは、0.02ミリグラムの結晶がその重量の何千倍もの物体を持ち上げることができることを実証しました。

これは、ワイヤレスエネルギー伝送の問題がすべて解決されたことを意味するものではありません。 現在、研究チームは、結晶の分子構造内のリングが開いたり閉じたりするときに、光にさらして結晶とポリマーの組み合わせを曲げたり曲げたり戻したりすることしかできません。 チームは、より幅広い能力を自由に使えるようにしたいと考えています。 ヘイワード氏も「これらの材料が既存のアクチュエータと実際に競合できるようになるには、特に効率の点でまだ道が遠い」と認めています。

この研究はNature Materials誌に掲載されている。